JP2008122909A - 光学レンズおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化および薄型化に寄与し、構造および製造工程を簡素化して原価を節減することで生産性を向上させる光学レンズが開示される。
【解決手段】光学レンズは、互いに連通するレンズ室１１２および流室１１４が形成された透光性基板１１０と、レンズ室１１２を密封する透光性弾性膜１２０と、流室を密封するバッファ弾性膜と、流室１１４に対応してバッファ弾性膜上に提供され、透光性弾性膜１２０に作用する圧力が可変されるように流室の体積を可変させるアクチュエータ１３０と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学レンズおよびその製造方法に関し、より詳細には、小型化および薄型化に寄与し、構造および製造工程を簡素化して原価を節減することで生産性を向上させる可変焦点型の光学レンズ（ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＦＯＣＵＳ ＯＰＴＩＣＡＬ ＬＥＮＳ）およびその製造方法に関する。

一般的に光学レンズとは、少なくとも２つの屈折曲面を有する透明体またはレンズを意味するものである。このような光学レンズは、各種カメラ、望遠鏡、顕微鏡など実生活の多様な分野において広く用いられている。

一例として、光学レンズを用いるカメラモジュールは、カメラセット自体だけでなく、携帯電話やＰＤＡなどの個人携帯端末機にも適用されている。最近、個人携帯端末機は、単なる音声送受信機能の他にも各種マルチメディア機能（例えばカメラ、ゲーム、音楽再生、放送、インターネットなど）を含む多目的な電子機器として発展している。このような発展に伴い、小さい空間により多くの機能を集積しようとする試みが施されている。

また、最近、カメラモジュールは、カメラの基本機能はもちろん、より優れた映像を得るために、自動焦点調節機能（ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ）、自動被写体拡大撮影機能（ａｕｔｏ ｚｏｏｍｉｎｇ）、自動近距離接近撮影（ａｕｔｏ ｍａｃｒｏ）機能などの機能を含んで製作されている。しかし、個人携帯端末機に装着されるカメラモジュールに各種の高級機能を備えて製作するには、レンズの大きさや機械的なレンズ駆動装置の物理的な大きさによって、モジュールサイズの制限が伴うという問題点を抱いている。

すなわち、前記のような高級機能を具現するためには、基本レンズの他に接近レンズ、標準レンズ、望遠レンズまたはズームレンズなどを種類別にそれぞれ備え、目的に応じてレンズを交換する必要がある。また、自動焦点調節機能を具現するためには、レンズの光学的特性（焦点距離）の変形が必要となり、このような変形を調節するための別途のモータおよびドライバを備えなければならないため、カメラモジュールが大きくなってしまうという問題点が発生するのである。

これにより、従来技術では、エレクトロウェッティング（ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ）現象を用いた流体レンズが提示された。

流体レンズとは、レンズの曲率変化を用いて自動焦点およびズームの機能を得るものである。すなわち、流体レンズでは、エレクトロウェッティング現象を用いることで、レンズの曲率変化が可能となる。ここで、前記エレクトロウェッティング技術とは、絶縁体でコーティングされた電極上で伝導性流体と非伝導性流体が触れ合っているときに、外部で電極と伝導性流体に電圧が印加されて伝導性流体の表面張力を制御することで、伝導性流体の接触角と２つの流体の界面の形状を変化させることを意味する。このようなエレクトロウェッティング技術を用いた流体レンズは、機械的なレンズの移動が必要ないため、カメラモジュールの小型化が可能であるという長所を有している。

しかし、従来の流体レンズは、チップ単位それぞれを別途の工程で製造しなければならないため、製造工程の増加により製造単価が上昇し、生産性が低下するという問題点を抱いている。また、従来の流体レンズは、流体に流動を生成したり、流圧を加えるために高い駆動電圧が必要となったり、焦点合わせに要する応答時間が長くなるとういう問題点を有している。

それだけでなく、従来の流体レンズには、流体に流圧（または流動）を加えるときに正確な流体量を分配し難いという問題点もある。特に、レンズ部と流路の境界部位において不安定的で局所的な変形が発生することで、正確な流体量の分配が不可能となり、信頼性および安全性が低下するという問題点がある。
特開１９９５−４９４０４号公報 特開２００３−１１４３０９号公報

本発明は、前記のような従来技術を改善するために案出されたものであって、製品をより小型かつ薄型で製作することができ、構造および製造工程を簡素化して原価を節減することで生産性を向上させる光学レンズおよびその製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、ウエハレベル工程を介して製造されるため大量生産に有利であり、製造費用を節減することができる光学レンズおよびその製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、流体に流動を生成したり、流圧を加えるときに、少ない電力消耗で最適の効率を得ることができる光学レンズおよびその製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、焦点合わせに要する応答時間を短縮させることができる光学レンズおよびその製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、流体に流圧（または流動）を加えるときに、全体的に均等に流体を分配することで、信頼性および安全性の低下を防ぐことができる光学レンズおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上述した本発明の目的を達成するために、本発明の一側面によれば、光学レンズは、互いに連通するレンズ室および流室（ｆｌｕｉｄｉｃ ｃｈａｍｂｅｒ）が形成された透光性基板と、レンズ室を密封する透光性弾性膜と、流室を密封するバッファ弾性膜と、流室に対応してバッファ弾性膜上に提供され、透光性弾性膜に作用する圧力が可変されるように流室の体積を可変させるアクチュエータと、を含む。

透光性弾性膜およびバッファ弾性膜は一体で連結されたり、場合によっては互いに独立的に分離してそれぞれ提供されたりする。また、透光性弾性膜およびバッファ弾性膜は、互いに同一または異なる材質で形成される。

本発明の他の好ましい実施形態によれば、光学レンズは、互いに離隔しながら連通して第１レンズ面および流室が形成された透光性基板と、第１レンズ面および流室が密封されるように透光性基板に提供され、第１レンズ面の上側に第２レンズ面を形成する透光性弾性膜と、流室に対応して透光性弾性膜上に提供され、電源が印加されることによって変形して流室の体積を可変させるアクチュエータと、を含む。

透光性基板は、多様な大きさおよび材質で形成され、ウエハ円盤から提供される。流路は、流室と第１レンズ面の間に全面的に形成されることはもちろん、所定の間隔を置いて離隔して複数で形成されも良い。流室は、第１レンズ面に対して１つだけ備えることもできるし、第１レンズ面に対して複数の流室がそれぞれ連通して連結されるように構成することもできる。また、透光性基板は、第１レンズ面を通過する光の経路上に配置されるように形成される光学レンズ面を含むことができ、光学レンズ面は球面または非球面で成すことができる。

透光性弾性膜は、透光性基板と同一または異なる特性（例えば屈折率および透過率など）を有する材質で形成される。曲げ変形を伴うアクチュエータの効率は、アクチュエータの拘束条件によって大きく異なる。したがって、アクチュエータの拘束を最小化して効率の極大化を図るために、透光性弾性膜は、アクチュエータに比べて相対的に極めて低い弾性係数を有する材質で形成されるのが好ましい。一例として、前記透光性弾性膜は、透明で耐久性および柔軟性が優れたポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ：ＰＤＭＳ）で形成されたり、その他の通常の弾性重合体（ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）で形成されたりする。場合によっては、透光性弾性膜の表面に反射防止コーティング層および赤外線遮断コーティング層などの機能性コーティング層または保護層が形成されることもある。

透光性基板および透光性弾性膜の第１レンズ面および第２レンズ面は、凸状または凹状の球面で形成されたり、非球面形態で形成されたりする。

アクチュエータとしては、通常使用される多様な方式のものが用いられるが、好ましくは厚さが極めて薄くて消費電力が少ない電気活性ポリマー（ｅｌｅｃｔｒｏ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ：ＥＡＰ）で成された通常のポリマーアクチュエータが用いられる。一例として、ポリマーアクチュエータとしては、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）（共重合体）などの電歪ポリマー（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ）を含んで成されたポリマーアクチュエータ、アクリレイト（ａｒｃｒｙｌａｔｅ）およびシリコーン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）などの誘電弾性体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）を含んで成されたポリマーアクチュエータ、イオンポリマーメタル複合体（ｉｏｎｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍｅｔａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：ＩＰＭＣ）などのようなイオン性ポリマー（ｉｏｎｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒ）を含んで成されたポリマーアクチュエータが適用される。

本発明のさらに他の好ましい実施形態によれば、光学レンズは、互いに離隔して第１レンズ面および流室が形成された透光性基板と、第１レンズ面に対応してレンズ孔が形成され、流室の上部を覆うように透光性基板の上面に提供されるカバー基板と、レンズ孔が密封されるようにカバー基板の上面に提供され、第１レンズ面の上側に第２レンズ面を形成する透光性弾性膜と、流室の下部を覆うように透光性基板の底面に提供され、電源が印加されることによって変形して流室の体積を可変させるアクチュエータと、を含み、透光性基板とカバー基板の相互対向面のうちの少なくともいずれか一側には、第１レンズ面と流室を連通して連結する流路が形成される。

透光性基板は、多様な大きさおよび材質で形成され、ウエハ円盤からつくられる。カバー基板は、透光性基板と互いに同一の材質で形成されたり、互いに異なる特性（例えば屈折率および透過率など）を有する材質で形成されたりする。カバー基板は透光性基板とは異なり、光が直接透過する部分ではないため、透光性能が殆どない材質で形成されても良い。

カバー基板と透光性基板の間の接合は、通常の接合方法によって成される。一例として、カバー基板および透光性基板は、直接接合（ｄｉｒｅｃｔ ｂｏｎｄｉｎｇ）または陽極接合（ａｎｏｄｉｃ ｂｏｎｄｉｎｇ）によって接合したり、場合によってはカバー基板と透光性基板の間の接合を通常の接着剤によって成すように構成したりする。

流路は、透光性基板のみにまたはカバー基板のみに形成されたり、透光性基板およびカバー基板の相互対向面にそれぞれ流路を形成して相互協調的に流路を成すように構成したりする。

透光性基板の底面にはバッファ弾性膜が提供され、アクチュエータはバッファ弾性膜上に提供される。バッファ弾性膜は、透光性弾性膜と同一または異なる特性を有する材質で形成される。バッファ弾性膜は透光性弾性膜とは異なり、光が透過する部分ではないため、透光性能が殆どない材質で形成されても良いが、アクチュエータの効率向上のために、透光性弾性膜と同等な弾性係数を有する材質で形成されるのが好ましい。

以上のように、本発明に係る光学レンズおよびその製造方法によれば、光学レンズの構造および製造工程を簡素化して光学レンズをより小型および薄型で製作できるようになり、原価を節減して生産性を向上させることができる。

特に、本発明は、ウエハレベル工程を介して光学レンズを製造することができ、大量生産に有利であるため製造費用を節減させて製品単価を低めることができる。

また、本発明は、光学レンズが採用される製品（例えばカメラモジュール）の全体の高さを低めることができ、軽薄短小化した製品を製造することができる。

また、本発明は、アクチュエータが相対的に弾性係数が低い弾性膜を媒介として装着されるようにすることで、電力消耗を最小化することはもちろん、同じ電力下でアクチュエータの変形が最大となるようにすることができる。

また、本発明は、光学レンズの焦点合わせに要する応答時間を短縮させることができる。

また、本発明は、流体に流圧（または流動）を加えるときに、全体的に均等に流体が分配されることで、信頼性および安全性の低下を防ぐことができる。

以下、添付の図面に基づき、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明するが、本発明がこれらの実施形態によって制限または限定されることはない。また、以下の説明において、公知の機能あるいは構成に対する具体的な説明は、本発明の要旨を明瞭にするために省略することもある。

図１は、本発明の一実施形態に係る光学レンズの構造を示した斜視図であり、図２および図３は、本発明の一実施形態に係る光学レンズの構造を示した分離斜視図および部分切断斜視図であり、図４は、本発明の一実施形態に係る光学レンズの構造を示した断面図である。

本発明に係る光学レンズは、互いに連通するレンズ室および流室が形成された透光性基板と、レンズ室を密封する透光性弾性膜と、流室を密封するバッファ弾性膜と、流室に対応してバッファ弾性膜上に提供され、透光性弾性膜に作用する圧力が可変されるように流室の体積を可変させるアクチュエータと、を含む。透光性弾性膜およびバッファ弾性膜は一体で連結されたり、場合によっては互いに独立的に分離してそれぞれ提供される。また、このような透光性弾性膜およびバッファ弾性膜は、互いに同一または異なる材質で形成される。以下、透光性弾性膜およびバッファ弾性膜が一体で形成された例を説明する。

図１〜４に示すように、本発明の一実施形態に係る光学レンズ１００は、透光性基板１１０と、透光性弾性膜１２０と、アクチュエータ１３０と、を含む。

透光性基板１１０は、透明または半透明の透光性材質で形成される。一例として、透光性基板１１０は、透明な通常のガラスまたはシリコーンで形成される。このような透光性基板１１０は、透光性材質で成されたウエハ円盤（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｗａｆｅｒ）からつくられ、透光性基板１１０をつくるウエハ円盤としては、４、６、８、１０インチなど多様な大きさを有するウエハ円盤が用いられる。

透光性基板１１０の上面には、所定の深さを有する流室１１４および流室１１４と所定の間隔を置いて離隔して下部レンズ面（第１レンズ面）１１２が上面に露出して形成されており、流室１１４および下部レンズ面１１２は、互いに連通して連結されている。このため、流室１１４と下部レンズ面１１２の間には流路１１６が形成されており、流路１１６も透光性基板１１０の上面に露出して形成されている。このような流室１１４、下部レンズ面１１２、および流路１１６は、通常のエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）または機械加工などの加工方法によって形成される。流路１１６は、流室１１４と下部レンズ面１１２との間に全面的に形成されることはもちろん、所定の間隔を置いて離隔して複数で形成されても良い。場合によっては、流路が透光性基板の内部に形成されるように構成することもできる。

また、前記のような流室は、下部レンズ面１１２に対して１つだけ備えることもできるし、下部レンズ面１１２に対して複数の流室がそれぞれ連通して連結されるように構成することもできる。流室１１４の個数および配置構造は、要求される条件および設計仕様によって多様に変更される。

透光性弾性膜１２０は、透明または半透明の弾性材質で形成され、下部レンズ面１１２および流室１１４が密封されるように透光性基板１１０の上面に提供されて、下部レンズ面１１２の上側に上部レンズ面（第２レンズ面）１２２を形成する。

透光性弾性膜１２０は、透光性基板１１０と同一または異なる特性（例えば屈折率および透過率など）を有する材質で形成される。一例として、透光性弾性膜１２０は、透明で耐久性および柔軟性が優れたポリジメチルシロキサンで形成されたり、その他の通常の弾性重合体で形成されたりする。

透光性弾性膜１２０は、通常の接着剤または接合方法によって透光性基板１１０の上面に一体で付着して、下部レンズ面１１２、流室１１４および流路１１６が密封されるようにし、その一部は下部レンズ面１１２の上側に上部レンズ面１２２を形成する。場合によっては、透光性弾性膜１２０の表面に、反射防止コーティング層および赤外線遮断コーティング層などの機能性コーティング層または保護層が形成されることもある。

また、前述した下部レンズ面１１２および上部レンズ面１２２は、凸状または凹状な球面で形成されたり、非球面形態で形成されたりする。

一方、前記のように透光性弾性膜１２０によって密封された密封空間には、水またはオイルなどの光学流体１０が注入される。このために、透光性基板１１０の一側には、光学流体１０を注入するための注入口が形成され、該注入口は光学流体が注入された後に再び密封される。

アクチュエータ１３０は、上部レンズ面１２２に作用する圧力が選択的に可変されるように、流室１１４に対応して透光性弾性膜１２０上に提供され、電源が印加されることよって上または下に湾曲して変形することで、流室１１４の体積が可変されるようになる。すなわち、アクチュエータ１３０の変形によって流室１１４の体積が可変されれば、これと連通したレンズ室（上／下部レンズ面１１２の間の空間）の体積も可変されるため、これによって上部レンズ面１２２に作用する圧力が可変されて変形が誘発され、上部レンズ面１２２および下部レンズ面１１２による焦点距離が変更される。

アクチュエータ１３０としては、通常使用される多様な方式のアクチュエータが用いられるが、好ましくは、厚さが極めて薄くて消費電力が少ない電気活性ポリマーで成された通常のポリマーアクチュエータが用いられる。

なお、電気活性ポリマーとは、圧電材料と同様に電圧を加えることで変形が生じるようになる材料を意味するものであるが、圧電材料に比べて変形程度が極めて大きいという点で異なる。このような電気活性ポリマーは、電場によって作動するもの、静電気によって作動するもの、イオンによって作動するものに大別される。

一方、図５〜７は、本発明の一実施形態に係る光学レンズであって、ポリマーアクチュエータを説明するための図である。

図５で示すように、ポリマーアクチュエータ１３０ａは、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）（共重合体）などの電歪ポリマー（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ）を含んで成る。電歪ポリマー層１３１ａに電源を印加すれば、電歪ポリマー層１３１ａに一種の圧電（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）効果のような電歪変形（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ ｓｔｒａｉｎ）が誘発され、これによりポリマーアクチュエータ１３０ａが上または下に湾曲するように変形する。

他の例として、図６に示すように、ポリマーアクチュエータ１３０ｂは、アクリレイトおよびシリコーンなどの誘電弾性体を含んで成ることができる。誘電弾性体層１３１ｂの両面に備わった電極に電源を印加して両電極に電位差を誘発すれば、誘電弾性体層１３１ｂと各電極の間のマクスウェルの応力（Ｍａｘｗｅｌｌ ｆｏｒｃｅ）によって誘電弾性体層が上または下に湾曲するように変形する。

さらに他の例として、図７に示すように、ポリマーアクチュエータ１３０ｃは、イオンポリマーメタル複合体（ｉｏｎｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍｅｔａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：ＩＰＭＣ）などのイオン性ポリマーを含んで成る。イオン性ポリマー層１３１ｃの両面に備わった電極に電源を印加すれば、イオン性ポリマー層１３１ｃ内部の陽イオンが陰極方向に移動する電気浸透（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｓｍｏｓｉｓ）現象によって、イオン性ポリマー層１３１ｃが上または下に湾曲するように変形する。

さらに、このようなアクチュエータ１３０は、透光性弾性膜１２０上に付着することによって、効果の極大化を図ることができる。図８Ａおよび８Ｂは、本発明の一実施形態に係る光学レンズであって、アクチュエータの作動状態を説明するための断面図である。図８Ａおよび８Ｂに示すように、ポリジメチルシロキサンのような弾性重合体で成された透光性弾性膜１２０は、活性ポリマー（ａｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ）で成されたポリマーアクチュエータ１３０と比べて弾性係数が数百分の一程度と極めて低いため、ポリマーアクチュエータ１３０が曲げ変形を起こすときに、ポリマーアクチュエータ１３０を拘束せずにポリマーアクチュエータ１３０の効率を極大化することができる。

言い換えれば、図８Ａに示すように、アクチュエータ１３０が透光性弾性膜１２０を排除して透光性基板１１０に直接装着される場合には、アクチュエータ１３０の付着部位が透光性基板に拘束されているため、アクチュエータ１３０の変形（変形量δ１）が効率的に成されなくなる。しかし、図８Ｂに示すように、アクチュエータが透光性弾性膜１２０を媒介として透光性基板１１０に装着される場合には、透光性弾性膜１２０にアクチュエータ１３０が付着する部位がアクチュエータ１３０の曲げ変形のときに同時に変形するため、アクチュエータ１３０の付着部位を拘束せずに変形量δ２（δ２＞δ１）を極大化することができる。これによって電力消耗を最小化することができ、同じ電力下でアクチュエータ１３０の変形量および応答速度を極大化することができる。

一方、図９および図１０は、本発明の一実施形態に係る光学レンズであって、レンズ部およびアクチュエータの設計条件を説明するための図である。

流圧（または流動）の変化による透光性弾性膜１２０の形状は、下記の数式（１）に基づいて近似化することができる。

図９を参照すると、数式（１）において、Ｗ（ｒ）はｚ方向の変位であり、Ｗ_０は中央における最大変位であり、ａはレンズの半径である。

中央における最大変位が与えられたとき、レンズ内に存在する光学流体の体積変化量は下記の数式（２）で表される。

一方、数式（１）によって与えられる変形が発生したとき、焦点距離ｆは下記の数式（３）によって計算され得る。

図９を参照すると、数式（３）において、ｎ_１とｎ_２はそれぞれ光学流体と透光性基板１１０の屈折率であり、Ｒ_１とＲ_２はそれぞれ上部レンズ面１２２と下部レンズ面１１２の曲率半径である。

したがって、数式（３）の右辺の第１項はＲ_１が変化するときに変化する屈折力（ｄｉｏｐｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ）を示し、第２項は下部レンズ面１１２によって固定した屈折力を示す。これから、５０Ｄ（ｄｉｏｐｔｅｒ）の変化を与えるためには、光学流体をオイル（ｎ_１＝１．５２）と仮定し、透光性基板１１０をガラス（ｎ_２＝１．６０）と仮定した場合、上部レンズ面１２２の曲率半径が１０ｍｍより大きく変化しなければならならない。これは、直径がａ＝１ｍｍである上部レンズ面１２２の場合、最大たわみＷ_０＝５０μｍ（オイルの体積変化２５ナノリットル）に該当する。

また、薄膜として使用可能な透光性弾性膜１２０は、ポリジメチルシロキサンのように光の透過率が優れており（＞９５％）、ヤング率（Ｙｏｕｎｇ’ｓ Ｍｏｄｕｌｕｓ）が低いため（数ＫＰａ）、数ＫＰａ程度の流圧だけでも十分に変形を発生することができ、大きな変形でも永久変形が発生してはいけない。前記各数学式によって計算されたように、５０Ｄの屈折力を変化させるためには、たわみＷ_０＝５０μｍが発生するように駆動しなければならず、このときに必要な流圧ｐは数式（４）から計算され得る。

数式（４）において、Ｅはヤング率であり、ｖはポアソン比（Ｐｏｉｓｓｏｎ’ｓ ｒａｔｉｏ）であり、ｔは厚さである。薄膜材料をポリジメチルシロキサン（Ｅ＝約３ＭＰａ、ｖ＝０．４８）と仮定し、厚さを０．１ｍｍとした場合、たわみＷ_０＝５０μｍを発生させるためには、約１ＫＰａの流圧が必要であることが分かる。

一方、アクチュエータ１３０として電歪ポリマーを含んで成されたポリマーアクチュエータを用いて駆動する場合は、図１０のような構造を有する。

図１０に示すように、ポリマーアクチュエータは、上部の不活性（ｉｎａｃｔｉｖｅ）領域と下部の活性（ａｃｔｉｖｅ）領域で形成されており、電圧を加えると電極に垂直方向の膨張または収縮が発生し、ポアソン効果によって電極に平行方向の変形が発生することで、アクチュエータ構造全体に曲げ変形を誘発するようになる。参考までに、弾性係数が低い透光性弾性膜１２０の影響を無視した場合、上部の不活性領域と下部の活性領域の高さを同一にすることで最大の変形を得ることができる。ここでも透光性弾性膜１２０は、アクチュエータ１３０の変形を増加させるのに効率的に用いられる。すなわち、曲げ変形を伴うアクチュエータ１３０の効率は、アクチュエータ１３０の拘束条件によって大きく変化する。しかし、透光性弾性膜１２０の弾性係数がアクチュエータ１３０に用いられるポリマーに比べて数百分の一程度と低いため、アクチュエータ１３０が曲げ変形を起こすときに拘束をしないことで、アクチュエータ１３０の効率が良くなる。前記数式を介して計算した５０Ｄの屈折力を変化させるためには（これは、２５ナノリットル駆動に該当）、２ｍｍ×２ｍｍの流室１１４の場合には約３０ｍｍのたわみが必要となり、これは８０ｍｍ厚さ（ｔａ＝４０ｍｍ、ｔｉ＝４０ｍｍ）のアクチュエータ１３０で約０．３％の電歪（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ ｓｔｒａｉｎ）が発生するように設計しなければならないことが分かる。

以下、本発明の一実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明する。

図１１〜１９は、本発明の一実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。

本発明に係る光学レンズは、互いに離隔しながら連通して下部レンズ面１１２および流室１１４が形成された透光性基板１１０を提供する段階と、下部レンズ面１１２および流室１１４が密封されて下部レンズ面１１２の上側に上部レンズ面１２２が形成されるように透光性基板１１０の上面に透光性弾性膜１２０を提供する段階と、電源が印加されることによって変形するアクチュエータ１３０を流室１１４に対応するように透光性弾性膜１２０の上面に提供する段階と、前記上／下部レンズ面１１２および流室１１４に該当する個別モジュールが提供されるように透光性基板１１０をダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）する段階と、を含むウエハレベル工程によって製造される。

透光性基板１１０を提供する段階では、まず、図１１に示すように、透明または半透明の透光性材質で形成された透光性基板１１０を用意する。一例として、透光性基板１１０は、通常の透明なガラスであって、４、６、８、１０インチなど多様な大きさで形成される。

図１２に示すように、この段階では、透光性基板１１０の上面に所定の深さを有する流室１１４および流室１１４と所定の間隔を置いて離隔して下部レンズ面１１２が上面に露出して形成されており、流室１１４および下部レンズ面１１２は互いに連通して連結されている。流室１１４および下部レンズ面１１２の連結は、透光性基板１１０の上面に外部に露出して下部レンズ面１１２および流室１１４を連結する流路１１６を形成することで成される。このような流室１１４、下部レンズ面１１２、および流路１１６は、通常のエッチングまたは機械加工などの加工方法によって形成される。

流路１１６は、流室１１４と下部レンズ面１１２との間に全面的に形成され、場合によっては所定の間隔を置いて離隔して複数で形成されても良い。また、流室１１４は、下部レンズ面１１２に対して１つだけ備えることもできるし、下部レンズ面１１２に対して複数の流室１１４がそれぞれ連通して連結されるように構成することもできる。

その後、透光性基板１１０の上面に下部レンズ面１１２および流室１１４が密封され、下部レンズ面１１２の上側に上部レンズ面１２２が形成されるように透光性弾性膜１２０が提供される。このような透光性弾性膜１２０は、透光性基板１１０上に直接形成されるが、離型シート１４１を媒介として提供した後に透光性基板１１０に付着することもできる。

図１３および図１４に示すように、透光性弾性膜１２０を提供する段階は、透光性弾性膜１２０を離型シート１４１上に形成する段階と、離型シート１４１上に形成された透光性弾性膜１２０を透光性基板１１０に付着する段階と、離型シート１４１を透光性弾性膜１２０から分離する段階と、を含む。

離型シート１４１としては、硬性離型シートまたは軟性離型シートを用いることができ、透光性弾性膜１２０は、離型シート１４１上に透明または半透明の弾性材料を塗布またはスピンコーティングなどの方法によって薄膜形態で形成される。

このような透光性弾性膜１２０は、透光性基板１１０と同一または異なる特性（例えば屈折率および透過率など）を有する材質で形成される。一例として、透光性弾性膜１２０は、透明で耐久性および柔軟性が優れたポリジメチルシロキサンのような弾性重合体で形成される。

その後、離型シート１４１が付着した状態で透光性弾性膜１２０を透光性基板１１０の上面に付着した後、透光性弾性膜１２０から離型シート１４１を分離することで、透光性基板１１０上に透光性弾性膜１２０を提供することができる。

また、離型シート１４１と透光性弾性膜１２０との間の接着は、選択的に分離可能（ｄｅｔａｃｈａｂｌｅ）に１度の接着に対してのみ接着力を持つように構成されるのが好ましく、透光性弾性膜１２０と透光性基板１１０との間の接着は、上述した離型シート１４１と透光性弾性膜１２０との間の接着力に比べて相対的に強い接着力を持つように構成されるのが好ましい。

このように、離型シート１４１と透光性弾性膜１２０との間の分離が容易に成されるように、離型シート１４１上に透光性弾性膜１２０を形成する前に離型シート１４１の表面にテフロン（登録商標）コーティング層（ｔｅｆｌｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）などを形成するための工程を追加することができる。また、逆に、透光性弾性膜１２０と透光性基板１１０が強く接着するように、透光性弾性膜１２０を透光性基板１１０に付着する前に透光性弾性膜１２０と透光性基板１１０の相互接着面に酸素プラズマエッチングなどの表面処理のための工程を追加することもできる。

また、前述した透光性基板１１０および透光性弾性膜１２０に形成される下部レンズ面１１２および上部レンズ面１２２は、凸状または凹状の球面で形成されたり、非球面形態で形成されたりする。

次に、電源が印加されることによって変形するアクチュエータ１３０を流室１１４に対応して透光性弾性膜１２０の上面に提供する。ここで、アクチュエータ１３０としては、通常使用される多様な方式のアクチュエータが用いられる。

好ましくは、厚さが極めて薄くて消費電力が少ない電気活性ポリマーで成された通常のポリマーアクチュエータが用いられる。一例として、ポリマーアクチュエータとしては、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）（共重合体）などの電歪ポリマーを含んで成されたポリマーアクチュエータ、アクリレイトおよびシリコーンなどの誘電弾性体を含んで成されたポリマーアクチュエータ、イオンポリマーメタル複合体などのイオン性ポリマーを含んで成されたポリマーアクチュエータが適用される（図５〜７参照）。

このようなポリマーアクチュエータは、透光性弾性膜１２０上に直接形成されるが、離型シート１４２を媒介として提供した後に透光性弾性膜１２０に付着することもできる。

図１５〜１７に示すように、アクチュエータ１３０を提供する段階は、アクチュエータ１３０を離型シート１４２上に形成する段階と、離型シート１４２に形成されたアクチュエータ１３０を透光性弾性膜１２０に付着する段階と、離型シート１４２をアクチュエータ１３０から分離する段階と、を含む。

離型シート１４２としては、硬性離型シートまたは軟性離型シートが用いられる。また、ポリマーアクチュエータ１３０は、離型シート上にポリマーおよび／または電極を順に積層することで形成される。

その後、離型シート１４２が付着した状態でポリマーアクチュエータ１３０を透光性弾性膜１２０の上面に付着した後、アクチュエータ１３０から離型シート１４２を分離することで、透光性弾性膜１２０上にポリマーアクチュエータ１３０を提供することができる。

また、離型シート１４２とアクチュエータ１３０との間の接着は、選択的に分離可能に１度の接着に対してのみ接着力を持つように構成されるのが好ましく、アクチュエータ１３０と透光性弾性膜１２０との間の接着は、前述した離型シート１４２とアクチュエータ１３０との間の接着力に比べて相対的に強い接着力を持つように構成されるのが好ましい。

このように、離型シート１４２とアクチュエータ１３０との間の分離が容易に成されるように、離型シート１４２上にアクチュエータ１３０を形成する前に離型シート１４２の表面にテフロン（登録商標）コーティング層などを形成するための工程を追加することができる。また、逆に、アクチュエータ１３０と透光性弾性膜１２０が強く接着するように、アクチュエータ１３０を透光性弾性膜１２０に付着する前にアクチュエータ１３０と透光性弾性膜１２０の相互接着面に酸素プラズマエッチングなどの表面処理のための工程を追加することもできる。

以後、図１８に示すように、透光性弾性膜１２０によって密封された密封空間には、水またはオイルのような光学流体１０が注入される。光学流体１０は、透光性基板１１０の一側に形成された注入口を介して注入され、注入口は光学流体の注入が終了すると再び密封される。本実施形態では、アクチュエータ１３０が付着した後に光学流体が注入される例を説明しているが、場合によってはアクチュエータ１３０が付着する前に光学流体が注入されても良い。

最後に、図１９に示すように、透光性基板１１０を個別モジュール単位でダイシングする。

透光性基板１１０をダイシングする段階は、一般的なダイシング装備を介して成すことができ、これによって透光性基板１１０は、上部レンズ面１２２、下部レンズ面１１２、および流室１１４に該当する個別モジュールに分離される。

一方、上述した透光性基板１１０の底面またはその内部には、下部レンズ面１１２を通過する光の経路上に配置されるように、下部レンズ面１１２に対応して光学レンズ面を形成することができる。このような光学レンズ面は、凸状または凹状の球面で形成されたり、非球面形態に形成されたりする。また、前記光学レンズ面は、透光性基板１１０を提供する段階で形成されるのが好ましいが、場合によっては光学レンズを構成する各種構成部品が付着した後に形成されても良い。

図２０は、本発明の他の実施形態に係る光学レンズの構造を示した斜視図であり、図２１および図２２は、本発明の他の実施形態に係る光学レンズの構造を示した分離斜視図および部分切断斜視図であり、図２３は、本発明の他の実施形態に係る光学レンズの構造を示した断面図である。

また、前述した構成と同一および類似する部分に対しては、同一または類似した参照符号を付与し、これについての詳細な説明は省略する。

図２０〜２３に示すように、本発明の他の実施形態に係る光学レンズ２００は、透光性基板２１０と、カバー基板２５０と、透光性弾性膜２２０と、アクチュエータ２３０と、を含む。

透光性基板２１０は、透明または半透明の透光性材質で形成される。一例として、透光性基板２１０は、透明な通常のガラスまたはシリコーンで形成される。このような透光性基板２１０は、透光性材質で成されたウエハ円盤からつくられる。また、透光性基板２１０をつくるウエハ円盤としては、４、６、８、１０インチなど多様な大きさを有するウエハ円盤が用いられる。

透光性基板２１０の上面には、所定の深さを有する流室２１４および流室２１４と所定の間隔を置いて離隔して下部レンズ面２１２が上面に露出して形成されている。このような流室２１４、下部レンズ面２１２は、通常のエッチングまたは機械加工などの加工方法によって形成される。

カバー基板２５０は、流室２１４の上段開口部を覆うように透光性基板２１０の上面に密着して接合する。このようなカバー基板２５０は、透光性基板２１０と互いに同一の材質で形成されたり、互いに異なる特性（例えば屈折率および透過率など）を有する材質で形成されたりする。カバー基板２５０は、下部レンズ面２１２が形成される透光性基板２１０とは異なり、光が直接透過する部分ではないため、透光性能が殆どない材質で形成されても良い。一例として、カバー基板２５０は、通常のガラスまたはシリコーンのようなポリマー成形材で形成される。

カバー基板２５０には、下部レンズ面２１２と対応して同一の光軸上に配置されるように、厚さ方向に沿って貫通してレンズ孔２５４が形成されている。このようなレンズ孔２５４も、上述したように、通常のエッチングまたは機械加工などの加工方法によって形成される。

また、カバー基板２５０と透光性基板２１０との間の接合は、通常の接合方法によって成される。一例として、カバー基板２５０および透光性基板２１０がすべて通常のガラスで形成される場合、カバー基板２５０と透光性基板２１０は、別途の接着剤を用いずに直接接合によって接合される。他の例として、カバー基板２５０および透光性基板２１０がそれぞれ通常のシリコーンおよびガラスで形成される場合、カバー基板２５０と透光性基板２１０は、別途の接着剤を用いずに陽極接合によって接合される。この他にも、カバー基板２５０と透光性基板２１０の間の接合が通常の接着剤によって成されることもできる。

また、透光性基板２１０とカバー基板２５０の相互対向面のうちの少なくともいずれか一側には、下部レンズ面２１２と流室２１４を連通して連結するための流路２５２が形成される。このような流路は、たとえば、透光性基板のみにまたはカバー基板のみに形成されたり、透光性基板およびカバー基板の相互対向面にそれぞれ流路を形成して相互協調的に流路を成すように構成したりする。以下、透光性基板２１０と対向するカバー基板２５０のみに所定の深さを有する流路２５２が底面に露出して形成された例を説明する。

また、流路２５２は、流室２１４と下部レンズ面２１２との間に全面的に形成されるのはもちろん、所定の間隔を置いて離隔して複数で形成されても良い。また、前記流室は、下部レンズ面２１２に対して１つだけ備えることもできるし、下部レンズ面２１２に対して複数の流室がそれぞれ連通して連結されるように構成することもできる。流室２１４の個数および配置構造は、要求される条件および設計仕様によって多様に変更される。

透光性弾性膜２２０は、透明または半透明の弾性材質で形成されており、レンズ孔２５４が密封されるようにカバー基板２５０の上面に提供され、下部レンズ面２１２の上側に上部レンズ面２２２を形成する。

透光性弾性膜２２０は、透光性基板２１０と同一または異なる特性（例えば屈折率および透過率など）を有する材質で形成される。一例として、透光性弾性膜２２０は、透明で耐久性および柔軟性が優れたポリジメチルシロキサンのような弾性重合体で形成される。

透光性弾性膜２２０は、通常の接着剤または接合方法によってカバー基板２５０の上面に一体で付着してレンズ孔が密封されるようにし、その一部は下部レンズ面２１２の上側に上部レンズ面２２２を形成する。場合によっては、透光性弾性膜２２０の表面に、反射防止コーティング層および赤外線遮断コーティング層などの機能性コーティング層または保護層が形成されることもある。

また、上述した下部レンズ面２１２および上部レンズ面２２２は、凸状または凹状の球面で形成されたり、非球面形態で形成されたりする。

アクチュエータ２３０は、選択的に上部レンズ面２２２に作用する圧力が可変されるように、流室２１４の下端開口部を覆うようにして透光性基板２１０の底面に提供され、電源が印加されることによって上または下に湾曲して変形することで、流室２１４の体積が可変されるようになる。すなわち、アクチュエータ２３０の変形によって流室２１４の体積が可変されれば、これと連通したレンズ室（上部レンズ面２２２と下部レンズ面２１２との間の空間）の体積も可変されるため、これによって上部レンズ面２２２に作用する圧力が可変されて変形が誘発され、上部レンズ面２２２および下部レンズ面２１２による焦点距離が変更される。

アクチュエータ２３０としては、通常使用される多様な方式のアクチュエータが用いられるが、好ましくは厚さが極めて薄くて消費電力が少ない電気活性ポリマーで成された通常のポリマーアクチュエータが用いられる。

一例として、ポリマーアクチュエータは、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）（共重合体）などの電歪ポリマーを含んで成り、または、アクリレイトおよびシリコーンなどの誘電弾性体を含んで成る。この他にも、イオンポリマーメタル複合体などのイオン性ポリマーを含んで成ることができる。

一方、前記のように透光性弾性膜２２０およびアクチュエータ２３０によって密封された密封空間には、水またはオイルなどの光学流体１０が注入される。このために、透光性基板２１０またはカバー基板２５０の一側には、光学流体１０を注入するための注入口が形成され、該注入口は光学流体が注入された後に再び密封される。

以上のように、本発明の他の実施形態に係る光学レンズによれば、流室２１４と各レンズ面との間の空間を連結する流路２５２の一面が、弾性変形が可能な材質、すなわち透光性弾性膜２２０によって形成されるのではなく、透光性弾性膜２２０に比べて相対的に硬い透光性基板２１０およびカバー基板２５０の間に形成されるようにすることで、流体に流圧（または流動）を加えるときに正確な流体量が分配されるようになる。

特に、このような構造は、各レンズ面２１２，２２２と流路２５２の境界部位において不安定的で局所的な変形が発生することを未然に防ぐようにし、正確な流体量を均等に分配するようになる。また、このような構造は、光学流体１０の移動時間を短縮させて焦点合わせに要する応答時間を縮めることができ、作動圧力の急激な増加を防ぐことにより信頼性および安全性の低下を防ぐようになる。

以下、本発明の他の実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明する。

図２４〜３２は、本発明の他の実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。

本発明の他の実施形態に係る光学レンズは、下部レンズ面２１２と流室２１４が形成された透光性基板２１０およびレンズ孔２５４が形成されたカバー基板２５０を提供する段階と、透光性基板２１０およびカバー基板２５０のうちの少なくともいずれか一側に下部レンズ面２１２および流室２１４を連通して連結するための流路２５２を形成する段階と、流路２５２が透光性基板２１０およびカバー基板２５０の間に配置されるようにカバー基板２５０を透光性基板２１０に接合する段階と、レンズ孔２５４が密封されて下部レンズ面２１２の上側に上部レンズ面２２２が形成されるようにカバー基板２５０の上面に透光性弾性膜２２０を提供する段階と、電源が印加されることによって変形するアクチュエータ２３０を流室２１４の下部を覆うように透光性基板２１０の底面に提供する段階と、前記上部レンズ面２２２、下部レンズ面２１２および流室２１４に該当する個別モジュールを提供するように透光性基板２１０をダイシングする段階と、を含むウエハレベル工程によって製造される。

透光性基板２１０およびカバー基板２５０を提供する段階では、まず、図２４に示すように、透明または半透明の透光性材質で形成された透光性基板２１０を用意する。一例として、透光性基板２１０は通常の透明なガラスであって、４、６、８、１０インチなど多様な大きさで形成される。

次に、図２５に示すように、透光性基板２１０と互いに同一の材質で形成されたり、互いに異なる特性（例えば屈折率および透過率など）を有する材質で形成されたカバー基板２５０を用意する。カバー基板２５０は、下部レンズ面２１２が形成される透光性基板２１０とは異なり、光が直接透過する部分ではないため、透光性能が殆どない材質で形成されても良い。一例として、カバー基板２５０は、通常のガラスまたはシリコーンのようなポリマー成形材で形成される。

この段階で、透光性基板２１０には、厚さ方向に沿って貫通して流室および流室２１４と所定の間隔を置いて離隔して下部レンズ面２１２が上面に露出して形成され、カバー基板２５０には、下部レンズ面２１２と対応して同一の光軸上に配置されるように厚さ方向に沿って貫通してレンズ孔２５４が形成される。このような流室２１４、下部レンズ面２１２、およびレンズ孔２５４は、通常のエッチングまたは機械加工などの加工方法によって形成される。

その後、透光性基板２１０とカバー基板２５０の相互対向面のうちの少なくともいずれか一側に下部レンズ面２１２と流室２１４とを連通して連結するための流路２５２を形成する。このような流路は、透光性基板のみにまたはカバー基板のみに形成されたり、透光性基板およびカバー基板の相互対向面にそれぞれ流路を形成して相互協調的に流路を成すように構成したりする。以下、図２５に示すように、透光性基板２１０と対向するカバー基板２５０のみに所定の深さを有する流路２５２が底面に露出して形成された例を説明する。また、このような流路２５２は、カバー基板２５０のレンズ孔２５４を形成するときに同時に形成される。

また、流路２５２は、流室２１４と下部レンズ面２１２との間に全面的に形成されるのはもちろん、所定の間隔を置いて離隔して複数で形成されても良い。また、前記流室は、下部レンズ面に対して１つだけ備えることもできるし、下部レンズ面に対して複数の流室がそれぞれ連通して連結されるように構成することもできる。流室２１４の個数および配置構造は、要求される条件および設計仕様によって多様に変更される。

次に、図２６に示すように、前述した流路２５２が透光性基板２１０およびカバー基板２５０の間に配置されるように、カバー基板２５０を透光性基板２１０に接合する。カバー基板２５０と透光性基板２１０との間の接合は、通常の接合方法によって成され、カバー基板２５０および透光性基板２１０の材質によって接合方法が変更される。一例として、カバー基板２５０および透光性基板２１０がすべて通常のガラスで形成される場合、カバー基板２５０と透光性基板２１０は、別途の接着剤を用いずに直接接合によって接合される。他の例として、カバー基板２５０および透光性基板２１０がそれぞれ通常のシリコーンおよびガラスで形成される場合、カバー基板２５０と透光性基板２１０は、別途の接着剤を用いずに陽極接合によって接合される。この他にも、カバー基板２５０と透光性基板２１０の間の接合が通常の接着剤によって成されることもできる。

その後、図２７に示すように、カバー基板２５０の上面にレンズ孔２５４が密封されて、下部レンズ面２１２の上側に上部レンズ面２２２が形成されるように透光性弾性膜２２０を提供するようになる。このような透光性弾性膜２２０はカバー基板２５０上に直接形成されるが、離型シートを媒介として提供された後にカバー基板２５０に付着することもできる。

すなわち、透光性弾性膜２２０を提供する段階は、透光性弾性膜２２０を離型シート上に形成する段階と、前記離型シートに形成された透光性弾性膜２２０をカバー基板２５０に付着する段階と、前記離型シートを透光性弾性膜２２０から分離する段階と、を含む（図１３および図１４参照）。

前記離型シートとしては、硬性離型シートまたは軟性離型シートが用いられ、透光性弾性膜２２０は、離型シート上に透明または半透明の弾性材料を塗布またはスピンコーティングなどの方法によって薄膜形態で形成される。

このような透光性弾性膜２２０は、透光性基板２１０と同一または異なる特性（例えば屈折率および透過率など）を有する材質で形成される。一例として、透光性弾性膜２２０は、透明で耐久性および柔軟性が優れたポリジメチルシロキサンのような弾性重合体で形成される。

その後、離型シートが付着した状態で透光性弾性膜２２０をカバー基板２５０の上面に付着した後、透光性弾性膜２２０から離型シートを分離することで、カバー基板２５０上に透光性弾性膜２２０を提供することができる。

また、前記離型シートと透光性弾性膜２２０との間の接着は、選択的に分離可能に１度の接着に対してのみ接着力を持つように構成されるのが好ましく、透光性弾性膜２２０とカバー基板２５０との間の接着は、前述した離型シートと透光性弾性膜２２０との間の接着力に比べて相対的に強い接着力を持つように構成されるのが好ましい。

このように、離型シートと透光性弾性膜２２０との間の分離が容易に成されるように、離型シート上に透光性弾性膜２２０を形成する前に離型シートの表面にテフロン（登録商標）コーティング層などを形成するための工程を追加することができる。また、逆に、透光性弾性膜２２０とカバー基板２５０が強く接着するように、透光性弾性膜２２０をカバー基板２５０に付着する前に透光性弾性膜２２０とカバー基板２５０の相互接着面に酸素プラズマエッチングなどの表面処理のための工程を追加することもできる。

また、前述した透光性基板２１０および透光性弾性膜２２０に形成される下部レンズ面２１２および上部レンズ面２２２は、凸状または凹状の球面で形成されたり、非球面形態で形成されたりする。

次に、電源が印加されることによって変形するアクチュエータ２３０を流室２１４に対応して透光性基板２１０の底面に提供するようになる。ここで、アクチュエータ２３０としては、通常使用される多様な方式のアクチュエータが用いられる。

好ましくは、厚さが極めて薄くて消費電力が少ない電気活性ポリマーで成された通常のポリマーアクチュエータが用いられる。一例として、ポリマーアクチュエータとしては、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）（共重合体）などの電歪ポリマーを含んで成されたポリマーアクチュエータ、アクリレイトおよびシリコーンなどの誘電弾性体を含んで成されたポリマーアクチュエータ、イオンポリマーメタル複合体などのイオン性ポリマーを含んで成されたポリマーアクチュエータが適用される。

このようなポリマーアクチュエータ２３０は、透光性基板２１０上に直接形成されたり、離型シート２４２が媒介として提供された後に透光性基板２１０に付着したりする。

図２８〜３０に示すように、アクチュエータ２３０を提供する段階は、アクチュエータ２３０を離型シート２４２上に形成する段階と、離型シート２４２に形成されたアクチュエータ２３０を透光性基板２１０に付着する段階と、離型シート２４２をアクチュエータ２３０から分離する段階と、を含む。

離型シート２４２としては、硬性離型シートまたは軟性離型シートが用いられ、ポリマーアクチュエータ２３０は、離型シート２４２上にポリマーおよび／または電極を順に積層することで形成される。

その後、離型シート２４２が付着した状態でポリマーアクチュエータ２３０を透光性基板２１０の底面に付着した後、アクチュエータ２３０から離型シート２４２を分離することで、透光性基板２１０上にポリマーアクチュエータ２３０を提供することができる。

また、離型シート２４２とアクチュエータ２３０との間の接着は、選択的に分離可能に１度の接着に対してのみ接着力を持つように構成されるのが好ましく、アクチュエータ２３０と透光性基板２１０との間の接着は、前述した離型シート２４２とアクチュエータ２３０との間の接着力に比べて相対的に強い接着力を持つように構成されるのが好ましい。

このように、離型シート２４２とアクチュエータ２３０との間の分離が容易に成されるように、離型シート２４２上にアクチュエータ２３０を形成する前に離型シート２４２の表面にテフロン（登録商標）コーティング層などを形成するための工程を追加することができる。また、逆に、アクチュエータ２３０と透光性基板２１０が強く接着するように、アクチュエータ２３０を透光性基板２１０に付着する前にアクチュエータ２３０と透光性弾性膜２２０の相互接着面に酸化プラズマエッチングなどの表面処理のための工程を追加することもできる。

以後、図３１に示すように、透光性弾性膜２２０およびアクチュエータ２３０によって密封された密封空間には、水またはオイルのような光学流体１０が注入される。光学流体１０は、透光性基板２１０またはカバー基板２５０の一側に形成された注入口を介して注入され、注入口は光学流体の注入が終了した後に再び密封される。本実施形態では、アクチュエータ２３０が付着した後に光学流体１０が注入される例を説明しているが、場合によってはアクチュエータ２３０が付着する前に光学流体が注入されることもある。

最後に、図３２に示すように、透光性基板２１０を個別モジュール単位でダイシングする。

透光性基板２１０をダイシングする段階は、一般的なダイシング装備を介して成され、これによって透光性基板２１０は、上部レンズ面２２２、下部レンズ面２１２および流室２１４に該当する個別モジュールに分離される。

一方、前述した透光性基板２１０の底面または内部には、下部レンズ面２１２を通過する光の経路上に配置されるように、下部レンズ面２１２に対応して光学レンズ面が形成される。このような光学レンズ面は、凸状または凹状の球面で形成されたり、非球面形態で形成されたりする。また、前記光学レンズ面は、透光性基板２１０を提供する段階で形成されるのが好ましいが、場合によっては光学レンズ２００を構成する各種構成部品が付着した後に形成されることもできる。

一方、図３３〜３５は、本発明のさらに他の実施形態に係る光学レンズの構造をそれぞれ示した断面図である。また、前述した構成と同一および類似する部分に対しては同一または類似した参照符号を付与し、それについての詳細な説明は省略する。

前述および図示した本発明の実施形態では、アクチュエータが透光性基板の底面に直接付着するように構成された例を説明しているが、この他にも図３３に示すように、透光性基板２１０の底面にアクチュエータ２３０を付着する前に透光性基板２１０の底面にバッファ弾性膜３２０を提供することもできる。このようなバッファ弾性膜３２０は、上述した透光性弾性膜２２０と同一の材質で形成されたり、互いに異なる特性を有する材質で形成されたりする。バッファ弾性膜３２０は透光性弾性膜２２０とは異なり、光が透過する部分ではないため、透光性能が殆どない材質で形成されても良いが、アクチュエータ２３０の効率向上のために、透光性弾性膜２２０と同等な弾性係数を有する材質で形成されるのが好ましい。

また、前述および図示した本発明の実施形態では、流室の上／下部のうちいずれか一側のみにアクチュエータが提供された例を説明しているが、場合によっては図３４に示すように、流室１１４の上／下部の両側にそれぞれアクチュエータ１３０を提供し、それぞれ独立的に駆動するように構成することもできる。

また、前述および図示した本発明の各実施形態では、レンズ部が下部レンズ面および上部レンズ面で構成された例を説明しているが、場合によっては図３５に示すように、透光性基板１１０の底面に下部レンズ面１１２を通過する光の経路上に配置されるように、下部レンズ面１１２に対応して光学レンズ面１１８を形成することもできる。このような光学レンズ面１１８は、凸状または凹状の球面で形成されたり、非球面形態で形成されたりする。場合によっては、光学レンズ面が透光性基板の内部に形成されるように構成することもできる。

上述したように、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野において熟練した当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正および変更させることができることを理解することができるであろう。すなわち、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められ、発明を実施するための最良の形態により制限されるものではない。

本発明の一実施形態に係る光学レンズの構造を示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズの構造を示した分離斜視図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズの構造を示した部分切断斜視図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズの構造を示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズであって、ポリマーアクチュエータを説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズであって、ポリマーアクチュエータを説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズであって、ポリマーアクチュエータを説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズであって、アクチュエータおよび透光性弾性膜の作動状態を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズであって、アクチュエータおよび透光性弾性膜の作動状態を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズであって、レンズ部およびアクチュエータの設計条件を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズであって、レンズ部およびアクチュエータの設計条件を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態に係る光学レンズの構造を示した斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る光学レンズの構造を示した分離斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る光学レンズの構造を示した部分切断斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る光学レンズの構造を示した断面図である。 本発明の他の実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態に係る光学レンズの製造方法を説明するための断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光学レンズの構造をそれぞれ示した断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光学レンズの構造をそれぞれ示した断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光学レンズの構造をそれぞれ示した断面図である。

符号の説明

１００、２００ 光学レンズ、
１１０、２１０ 透光性基板、
１１２、２１２ 下部レンズ面、
１１４、２１４ 流室、
１１６、２５２ 流路、
１２０、２２０ 透光性弾性膜、
１２２、２２２ 上部レンズ面、
１３０、２３０ アクチュエータ、
１４１、１４２、２４２ 離型シート、
２５０ カバー基板、
３２０ バッファ弾性膜。

Claims (58)

1. 互いに連通するレンズ室および流室が形成された透光性基板と、
   前記レンズ室を密封する透光性弾性膜と、
   前記流室を密封するバッファ弾性膜と、
   前記流室に対応して前記バッファ弾性膜上に提供され、前記透光性弾性膜の曲率が可変されるように前記流室の体積を可変させるアクチュエータと、
   を含むことを特徴とする光学レンズ。
2. 前記透光性弾性膜および前記バッファ弾性膜は、一体で連結されることを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
3. 前記透光性弾性膜および前記バッファ弾性膜は、互いに分離されることを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
4. 前記透光性弾性膜および前記バッファ弾性膜は、互いに同一の材質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
5. 前記透光性弾性膜および前記バッファ弾性膜は、互いに異なる材質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
6. 互いに連通する第１レンズ面および流室が形成された透光性基板と、
   前記第１レンズ面および前記流室が密封されるように前記透光性基板に提供され、前記第１レンズ面と対応して可変する第２レンズ面を形成する透光性弾性膜と、
   前記流室に対応して前記透光性弾性膜上に提供され、電源が印加されることによって変形して前記流室の体積を可変させるアクチュエータと、
   を含むことを特徴とする光学レンズ。
7. 前記透光性基板には、前記第１レンズ面および前記流室を連結する流路が外部に露出して形成され、
   前記流路は、前記透光性弾性膜によって覆われることを特徴とする請求項６に記載の光学レンズ。
8. 前記第１レンズ面および前記第２レンズ面のうちの少なくともいずれか１つは球面状に形成されることを特徴とする請求項６に記載の光学レンズ。
9. 前記第１レンズ面および前記第２レンズ面のうちの少なくともいずれか１つは非球面状に形成されることを特徴とする請求項６に記載の光学レンズ。
10. 前記透光性基板は、前記第１レンズ面を通過する光の経路上に配置されるように形成される光学レンズ面をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の光学レンズ。
11. 前記光学レンズ面は、球面状に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の光学レンズ。
12. 前記光学レンズ面は、非球面状に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の光学レンズ。
13. 前記アクチュエータは、電歪ポリマー、誘電弾性体、およびイオン性ポリマーのうちのいずれか１つを含んで成されたポリマーアクチュエータを含むことを特徴とする請求項６に記載の光学レンズ。
14. 前記透光性弾性膜はポリジメチルシロキサンで形成されることを特徴とする請求項６に記載の光学レンズ。
15. 互いに離隔して第１レンズ面および流室が形成された透光性基板と、
    前記第１レンズ面に対応してレンズ孔が形成され、前記流室の第２を覆うように前記透光性基板の上面に提供されるカバー基板と、
    前記レンズ孔が密封されるように前記カバー基板の上面に提供され、前記第１レンズ面に対応して第２レンズ面を形成する透光性弾性膜と、
    前記流室の下部を覆うように前記透光性基板の底面に提供され、電源が印加されることによって変形して前記流室の体積を可変させるアクチュエータと、
    を含み、
    前記透光性基板とカバー基板の相互対向面のうちの少なくともいずれか一側には、前記第１レンズ面と前記流室を連通して連結する流路が形成されることを特徴とする光学レンズ。
16. 前記透光性基板および前記カバー基板は、互いに同一の材質で形成されることを特徴とする請求項１５に記載の光学レンズ。
17. 前記透光性基板および前記カバー基板は、互いに異なる材質で形成されることを特徴とする請求項１５に記載の光学レンズ。
18. 前記第１レンズ面および第２レンズ面のうちの少なくともいずれか１つは球面状に形成されることを特徴とする請求項１５に記載の光学レンズ。
19. 前記第１レンズ面および第２レンズ面のうちの少なくともいずれか１つは非球面状に形成されることを特徴とする請求項１５に記載の光学レンズ。
20. 前記透光性基板は、前記第１レンズ面を通過する光の経路上に配置されるように形成される光学レンズ面をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の光学レンズ。
21. 前記光学レンズ面は球面状に形成されることを特徴とする請求項２０に記載の光学レンズ。
22. 前記光学レンズ面は非球面状に形成されることを特徴とする請求項２０に記載の光学レンズ。
23. 前記アクチュエータは、電歪ポリマー、誘電弾性体、およびイオン性ポリマーのうちのいずれか１つを含んで成されたポリマーアクチュエータを含むことを特徴とする請求項１５に記載の光学レンズ。
24. 前記透光性弾性膜はポリジメチルシロキサンで形成されることを特徴とする請求項１５に記載の光学レンズ。
25. 互いに離隔して第１レンズ面および流室が形成された透光性基板と、
    前記第１レンズ面に対応してレンズ孔が形成され、前記流室の上部を覆うように前記透光性基板の上面に提供されるカバー基板と、
    前記レンズ孔が密封されるように前記カバー基板の上面に提供され、前記第１レンズ面に対応して第２レンズ面を形成する透光性弾性膜と、
    前記流室の下部を覆うように前記透光性基板の底面に提供されるバッファ弾性膜と、
    前記流室に対応して前記透光性弾性膜上に提供され、電源が印加されることによって変形して前記流室の体積を可変させるアクチュエータと、
    を含み、
    前記透光性基板とカバー基板の相互対向面のうちの少なくともいずれか一側には、前記第１レンズ面と前記流室を連通して連結する流路が形成されたことを特徴とする光学レンズ。
26. 前記第１レンズ面および前記第２レンズ面のうちの少なくともいずれか１つは球面状に形成されることを特徴とする請求項２５に記載の光学レンズ。
27. 前記第１レンズ面および前記第２レンズ面のうちの少なくともいずれか１つは非球面状に形成されることを特徴とする請求項２５に記載の光学レンズ。
28. 前記透光性基板は、前記第１レンズ面を通過する光の経路上に配置されるように形成される光学レンズ面をさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載の光学レンズ。
29. 前記光学レンズ面は球面状に形成されることを特徴とする請求項２８に記載の光学レンズ。
30. 前記光学レンズ面は非球面状に形成されることを特徴とする請求項２８に記載の光学レンズ。
31. 前記アクチュエータは、電歪ポリマー、誘電弾性体、およびイオン性ポリマーのうちのいずれか１つを含んで成されたポリマーアクチュエータを含むことを特徴とする請求項２５に記載の光学レンズ。
32. 前記透光性弾性膜はポリジメチルシロキサンで形成されることを特徴とする請求項２５に記載の光学レンズ。
33. 互いに離隔しながら連通して第１レンズ面および流室が形成された透光性基板を提供する段階と、
    前記第１レンズ面および前記流室が密封されて、前記第１レンズ面に対応して第２レンズ面が形成されるように前記透光性基板の上面に透光性弾性膜を提供する段階と、
    電源が印加されることによって変形するアクチュエータを前記流室に対応して透光性弾性膜の上面に提供する段階と、
    前記第１レンズ面、前記第２レンズ面、および流室に該当する個別モジュールを提供するように前記透光性基板をダイシングする段階と、
    を含むことを特徴とする光学レンズの製造方法。
34. 前記透光性弾性膜によって密封された空間に光学流体を注入する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３３に記載の光学レンズの製造方法。
35. 前記第１レンズ面を通過する光の経路上に配置されるように前記透光性基板に光学レンズ面を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３３に記載の光学レンズの製造方法。
36. 前記光学レンズ面は球面状に形成されることを特徴とする請求項３５に記載の光学レンズの製造方法。
37. 前記光学レンズ面は非球面状に形成されることを特徴とする請求項３５に記載の光学レンズの製造方法。
38. 前記透光性弾性膜を提供する段階は、
    前記透光性弾性膜を離型シート上に形成する段階と、
    前記離型シートに形成された前記透光性弾性膜を前記透光性基板に付着する段階と、
    前記離型シートを前記透光性弾性膜から分離する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項３３に記載の光学レンズの製造方法。
39. 前記アクチュエータを提供する段階は、
    前記アクチュエータを離型シート上に形成する段階と、
    前記離型シートに形成された前記アクチュエータを前記透光性弾性膜に付着する段階と、
    前記離型シートを前記アクチュエータから分離する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項３３に記載の光学レンズの製造方法。
40. 前記透光性基板を提供する段階では、前記透光性基板に前記第１レンズ面および前記流室を連結する流路が外部に露出して形成され、前記流路によって前記第１レンズ面および前記流室が連通して連結されることを特徴とする請求項３３に記載の光学レンズの製造方法。
41. 前記第１レンズ面および前記第２レンズ面のうちの少なくともいずれか１つは球面状に形成されることを特徴とする請求項３３に記載の光学レンズの製造方法。
42. 前記第１レンズ面および第２レンズ面のうちの少なくともいずれか１つは非球面状に形成されることを特徴とする請求項３３に記載の光学レンズの製造方法。
43. 前記アクチュエータは、電歪ポリマー、誘電弾性体、およびイオン性ポリマーのうちのいずれか１つを含んで成されたポリマーアクチュエータを含むことを特徴とする請求項３３に記載の光学レンズの製造方法。
44. 前記透光性弾性膜はポリジメチルシロキサンで形成されることを特徴とする請求項３３に記載の光学レンズ。
45. 第１レンズ面および流室が形成された透光性基板およびレンズ孔が形成されたカバー基板を提供する段階と、
    前記透光性基板および前記カバー基板のうちの少なくともいずれか一側に前記第１レンズ面および前記流室を連通して連結するための流路を形成する段階と、
    前記流路が前記透光性基板および前記カバー基板の間に配置されるように前記カバー基板を前記透光性基板に接合する段階と、
    前記レンズ孔が密封されて前記第１レンズ面に対応して第２レンズ面が形成されるように前記カバー基板の上面に透光性弾性膜を提供する段階と、
    電源が印加されることによって変形するアクチュエータを前記流室の下部を覆うように透光性基板の底面に提供する段階と、
    前記第１レンズ面、第２レンズ面、および流室に該当する個別モジュールを提供するように前記透光性基板をダイシングする段階と、
    を含む光学レンズの製造方法。
46. 前記透光性弾性膜によって密封された空間に光学流体を注入する段階をさらに含むことを特徴とする請求項４５に記載の光学レンズの製造方法。
47. 前記第１レンズ面を通過する光の経路上に配置されるように前記透光性基板に光学レンズ面を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項４５に記載の光学レンズの製造方法。
48. 前記光学レンズ面は球面状に形成されることを特徴とする請求項４７に記載の光学レンズの製造方法。
49. 前記光学レンズ面は非球面状に形成されることを特徴とする請求項４７に記載の光学レンズの製造方法。
50. 前記アクチュエータを提供する前に前記透光性基板の底面にバッファ弾性膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項４５に記載の光学レンズの製造方法。
51. 前記透光性弾性膜を提供する段階は、
    前記透光性弾性膜を離型シート上に形成する段階と、
    前記離型シートに形成された前記透光性弾性膜を前記カバー基板に付着する段階と、
    前記離型シートを前記透光性弾性膜から分離する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項４５に記載の光学レンズの製造方法。
52. 前記アクチュエータを提供する段階は、
    前記アクチュエータを離型シート上に形成する段階と、
    前記離型シートに形成された前記アクチュエータを前記透光性基板に付着する段階と、
    前記離型シートを前記アクチュエータから分離する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項４５に記載の光学レンズの製造方法。
53. 前記透光性基板および前記カバー基板は、互いに同一の材質で形成されることを特徴とする請求項４５に記載の光学レンズの製造方法。
54. 前記透光性基板および前記カバー基板は、互いに異なる材質で形成されることを特徴とする請求項４５に記載の光学レンズの製造方法。
55. 前記第１レンズ面および第２レンズ面のうちの少なくともいずれか１つは球面状に形成されることを特徴とする請求項４５に記載の光学レンズの製造方法。
56. 前記第１レンズ面および前記第２レンズ面のうちの少なくともいずれか１つは非球面状に形成されることを特徴とする請求項４５に記載の光学レンズの製造方法。
57. 前記アクチュエータは、電歪ポリマー、誘電弾性体、およびイオン性ポリマーのうちのいずれか１つを含んで成されたポリマーアクチュエータを含むことを特徴とする請求項４５に記載の光学レンズの製造方法。
58. 前記透光性弾性膜はポリジメチルシロキサンで形成されることを特徴とする請求項４５に記載の光学レンズ。

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